Einführung in die Hydroponik

Hydroponik Einführung, wie Hydroponik funktioniert

In der Hydroponik wachsen Pflanzen in Wasser.

Das macht die Aufzucht von Pflanzen so einfach wie noch nie! Indoor-Gardening und Urban-Farming sind für Jeden möglich geworden.

Dieser Beitrag ist eine Einführung in die Hydroponik – eine Form der Hydrokultur.

Ich zeige Dir, was Hydroponik ist, wie Hydroponik funktioniert und was die Vorteile der Hydroponik sind. Viel Spaß dabei!

Was ist Hydroponik?

Hydroponik (engl. hydroponics) ist die Aufzucht und Kultivierung von Zier- und Nutzpflanzen in einem hydroponischen System, in dem die Wurzeln einer Pflanze in einer Nährlösung hängen, einem Gemisch aus Wasser und darin gelösten Nährstoffen.

Die Hydroponik blickt auf eine lange Geschichte zurück. Heutzutage gilt die hydroponische Pflanzenzucht als ein möglicher Problemlöser für die globale Nahrungsmittelknappheit, welche durch die zunehmende Weltbevölkerung und dem Klimawandel bedingt ist.

Definition

Der Begriff „Hydroponik“ (engl. „hydroponics“) leitet sich aus den griechischen Wörtern „hydro“ (Wasser) und „ponos“ (Arbeit) ab. Publiziert wurde der Begriff im Jahr 1940 von Dr. W. F. Gericke in seinem Werk „The Complete Guide to Soilless Gardening“. Ausgehend vom Namensgeber und Wissenschaftler Dr. W. F. Gericke (1940)1Gericke, William Frederick (1940): The complete guide to soilless gardening. meint Hydroponik,

die Wissenschaft und die Kunst des Anbaus von Kulturpflanzen ohne Erde sowie seine praktische Anwendung.

Neben dieser Definition gibt es noch Weitere, die im Grunde alle ein und dasselbe meinen, nämlich die Aufzucht von Pflanzen in Wasser, welches mit Nährstoffen angereichert ist.

Wie funktioniert Hydroponik?

Das Ziel der Hydroponik ist es, der Pflanze optimale Lebensbedingungen zu bieten, um möglichst hohe Ernteerträge zu erzielen. Nur so kann die hydroponische Anzucht nachhaltig und rentabel sein. Um dies zu erreichen sind vier Komponenten relevant:

Hat man die Komponenten zusammen fehlen nur noch die geeigneten Hydroponik-Pflanzen.

Für Hydroponik wird ein Hydroponik-System, ein Substrat, eine Pflanzenlampe und die Nährlösung benötigt.

Das Hydroponik-System stellt die Infrastruktur. Die Systemtypen unterscheiden sich in Hinblick auf ihre Konzeption, ihre Eigenschaften und das erforderliche Equipment. Gemein ist allen Systemen, dass sie über ein Wasserreservoir verfügen. Dies dient als Behälter für die Nährstofflösung.

Bei einem einfachen hydroponischen System ist ein für die Pflanze vorgesehenes Pflanzenbehältnis über dem Wasserreservoir platziert. Die Wurzeln hängen in einer Nährstofflösung. Diese Nährstofflösung versorgt die Pflanzen mit allen notwendigen Mineralien. Für eine Nährstofflösung muss ein für die Hydroponik vorgesehener Dünger mit Wasser gemischt werden.

Des Weiteren wird die Pflanze in der Regel durch ein Substrat bzw. durch ein Wachstumsmedium im Pflanzenbehälter fixiert. Das Substrat versorgt die Pflanze nicht mit Nährstoffen. Stattdessen kann bei Kontakt mit der Nährstofflösung (systemabhängig), das Substrat die Sauerstoff-, Wasser- und Nährstoffzufuhr für die Wurzeln beeinflussen. Gängige Substrate hierfür sind beispielsweise Steinwolle, Kokosfasern, Perlit und Kies.

Vorteile der Hydroponik

Die Hydroponik hat Vorteile gegenüber konventionellen Anbaumethoden. Die wichtigsten Vorteile von einer hydroponischen Anzucht in Wasser, gegenüber einer herkömmlichen Anzucht in Erde, werden in diesem Kapitel erläutert.

Wasserverbrauch

Die Hydroponik benötigt bis zu 90% weniger Wasser im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft.2Clare Simonis (2017) Can vertical farming reduceagriculture’s impact on climate change?

In einem hydroponischen System zirkuliert das Wasser oder es wird optimal allokiert, sodass genau die erforderliche Menge der Pflanze zur Verfügung gestellt wird.

Zudem recyclen hydroponische Farmen ihr Wasser. Bei konventionellen Anbaumethoden versickert hingegen der Großteil des Wassers im Boden.

Daher eignet sich die hydroponische Pflanzenzucht gerade in wasserarmen Regionen mit aridem Klima für die Anzucht von Gemüse und Früchten. Deutlich wird das beispielsweise beim Salatanbau in Süd-Arizona USA. Dort würde ein hydroponischer Salat ca. 13 Mal weniger Wasser benötigen.3Barbosa, Guilherme Lages, Francisca Daiane Almeida Gadelha, NatalyaKublik et al. (2015): Comparison of Land, Water, and Energy Requirements of Lettuce Grown Using Hydroponic vs. Conventional Agricultural Methods, International journal of environmental research and public health 12, no. 6, S. 6879–6891.

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Der weltweite Wasserbedarf steigt weiter an. Aus dem Weltwasserbericht (2015) der Vereinten Nationen geht deutlich hervor, dass für eine nachhaltige Wassernutzung, die Nutzungseffizienz und die Produktivität beim Anbau von Nutzpflanzen deutlich gesteigert werden muss.4https://www.unesco.de/sites/default/files/2018-01/Wasserbericht2015.pdf
NFT-Systen der Hydroponik

Vertical Farming und Indoor Gardening

Hydroponik ist sehr platzsparend. Hydroponische Systeme ermöglichen einen vertikalen Anbau bzw. Vertical-Farming.

Zudem benötigen hydroponische Pflanzen nur ca. 1/5 des Raumes, weil die Wurzeln direkt mit Nährstoffen versorgt werden und sich somit nicht ausbreiten müssen.5Silberbush, M. and J. Ben-Asher (2001): Simulation study of nutrientuptake by plants from soiless cultures as affected by salinity buildup andtranspiration, Plant and Soil 223, Nr. 1, S. 59-69.

Aufgrund des geringen Platzbedarfes ist die hydroponische Pflanzenzucht ideal für Regionen mit wenig landwirtschaftlicher Nutzfläche. Ebenso macht es Urban-Farming und Indoor-Gardening möglich.

Das System kann beispielsweise in der Küche oder der Abstellkammer platziert werden, um Indoor-Gardening bzw. Urban-Farming betreiben zu können.

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Heutzutage lebt 55% der Weltbevölkerung in Städten. Laut den Vereinten Nationen werden im Jahre 2050 68% der Weltbevölkerung in Städten leben.6https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html Die Hydroponik ermöglicht die Nahrungsmittelproduktion beim Endverbraucher in den Städten – ohne lange Transportwege.
Hydroponik Vertical indoor Farming birgt Vorteile

Ernte und Erträge

Die Ernteerträge pro Quadratmeter hydroponischer Pflanzen sind deutlich höher.

Grund hierfür ist die optimale Nährstoff-, Wasser- und Sauerstoffzufuhr sowie die Kontrolle aller Umweltfaktoren wie z.B. Temperaturschwankungen oder pH-Wert.

Die Pflanze kann leicht ihr genetisches Potential ausschöpfen und steht weniger unter Stress. Zudem sind beim hydroponischen Indoor-Gardening Anbau und Ernte ganzjährig möglich.

Der Unterschied im Ertrag wird beim Salatanbau in Süd-Arizona deutlich. Ein hydroponisch bewirtschafteter Quadratmeter erwirtschaftete im Durchschnitt 41 Kilogramm Salat jährlich. Bei der konventionellen Anbaumethode sind es nur vier Kilogramm.7Barbosa, Guilherme Lages, Francisca Daiane Almeida Gadelha, NatalyaKublik et al. (2015): Comparison of Land, Water, and Energy Requirements of Lettuce Grown Using Hydroponic vs. Conventional Agricultural Methods, International journal of environmental research and public health 12, no. 6, S. 6879–6891.

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Den Vereinten Nationen nach zu folge muss die Landwirtschaft bis 2050 weltweit 60% und in den Entwicklungsländern 100% mehr Nahrungsmittel produzieren. Angesichts schwindender Anbauflächen und klimatisch bedingten Ernteausfällen kein leichtes Unterfangen.8 https://www.unesco.de/sites/default/files/2018-01/Wasserbericht2015.pdf
Hydroponik Tomaten sichtbare Vorteile

Keine Erde

Die Hydroponik ist eine erdlose Kultivierung von Pflanzen. Der Verzicht auf Erde hat u.a. zur Folge, dass

  • kein Unkrautjäten mehr nötig ist,
  • die Nährstoffzufuhr kontrolliert und Nährstoffe eingespart werden können
  • und das erdlose Verfahren unabhängig von der Bodenbeschaffenheit und klimatischen Bedingungen praktiziert werden kann.
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Der Klimawandel verändert den weltweiten Wasserkreislauf. Aride Regionen werden noch trockener und humide Regionen noch feuchter. Dieser Umstand erschwert den Anbau zunehmend. Derzeit leben ca. 3,6 Milliarden Menschen in Regionen die mind. einen Monat im Jahr von Wasserarmut betroffen sind. Laut dem Weltwasserbericht der Vereinten Nationen (2018) werden 2050 ca. 4,8 bis 5,7 Milliarden Menschen betroffen sein.9 https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000261594_ger
Bodenerosion und die Vorteile der Hydroponik

Natur und Nachhaltigkeit

In der konventionellen Landwirtschaft wirken sich viele Faktoren negativ auf die Umwelt aus. Bei der Hydroponik gehören viele dieser negativen Faktoren der Vergangenheit an.

Folgenden ökologische Vorteile bietet die Hydroponik:

  • Keine Bodenerosion,
  • kleinere Anbauflächen,
  • wenig bis keine Pestizide, Herbizide und Insektizide,
  • Monokulturen wirken sich nicht negativ auf die Natur aus,
  • bessere Umweltbilanz durch kurze Transportwege zum Endverbraucher,
  • niedriger Wasser- und Nährstoffverbrauch in Kombination mit Wasser- und Nährstoffrecycling!
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Der Großteil der globalen landwirtschaftlichen Anbauflächen sind in mittelmäßiger, schlechter oder sehr schlechter Verfassung. Grund hierfür ist oftmals eine zu starke Nutzung und Überdüngung der Anbaufläche. Um den zukünftigen Nahrungsmittelbedarf decken zu können ist die effiziente und nachhaltige Ressourcennutzung (Wasser, Nährstoffe, …) der Landwirtschaft zentral.10 https://www.unesco.de/sites/default/files/2018-04/WWDR_2018_german-2.pdf

10 Kommentare

  • Interessante Geschichte. Ich sehe aber auch Nachteile.
    ➡️ Die Behälter sind aus Plastik
    ➡️ Abhängigkeit von den Herstellern der Nährlösung
    ➡️ Strom für die Beleuchtung

    Also wieder unerreichbar für 3. Weltländer

    • Liebe/er Sabby,
      Du setzt Dich mit Hydroponik weiterführend auseinander. Das freut mich sehr! Du hast richtig erkannt, dass Plastik, Dünger und der Energiebedarf kritikwürdige Aspekte sind. Diese Punkte habe ich unter anderem in einem ausführlichen Beitrag über die Vor- und Nachteile der Hydroponik beschrieben (https://www.pflanzenfabrik.de/21-vorteile-nachteile-von-hydroponik/). Anbei noch ein paar Anmerkungen: Strom kann aus erneuerbaren Energien gewonnen werden. Eine Nährlösung kannst Du aus Küchenabfällen leicht selbst herstellen. Glas eignet sich sehr gut als Hydroponik-System. Gerade in trockenen Regionen mit ausgelaugten Böden ermöglicht Hydroponik den Anbau von Gemüse, wie beispielsweise in Indien (Entwicklungsland). Der Strombedarf ist aufgrund der dort ausreichend vorhandenen Sonne zu vernachlässigen. Vielen Dank für Deinen Kommentar!
      Liebe Grüße
      Lasse

  • Trotz digital Nativ bin ich immer wieder überrascht was so im Internet geht!
    Das ist eine Hammer Seite mit genialen Erklärungen!
    Vielen Dank für die ganze Mühe und Liebe die hier rein gesteckt wurde!

    • Hallo Henni,
      es freut mich sehr, dass Dir die Seite gefällt. Das motiviert mich sehr!
      Ich versuche weiterhin mein Bestes zu geben.
      Viele Grüße
      Lasse

  • Hi Lasse, wirklich tolle Seite und hat mir sehr geholfen Fuß zu fassen. Ich bin gerade dabei mehrere Artikel zu schreiben wie 3D Druck und Hydroponik zusammen passen. Schau doch mal vorbei in den nächsten Monaten. Guten Rutsch!

    • Hallo Technikmensch,
      es freut mich sehr, dass dir die Informationen weitergeholfen haben.
      Mit dem Thema setzen wir uns mittlerweile auch auseinander. Ich warte gespannt auf einen neuen Beitrag von Dir.
      Was ich bisher gesehen habe fand ich sehr interessant!
      VG Lasse

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